Solución
- Podemos expresar $\iint_Rx sen (xy) dA$ de las siguientes dos maneras: primero mediante la integración con respecto a $y$ luego con respecto a $x$; segundo integrando con respecto a $x$ y luego con respecto a $y$.
$$\iint_Rx sen (xy) dA\\
= \int_{x=0}^{x=\pi}\int_{y=1}^{y=2} xsen(xy) dydx\;\;\text{ Integrar primero con respecto a y}\\
=\int_{y=1}^{y=2}\int_{x=0}^{x=\pi} xsen(xy) dxdy\;\;\text{ Integrar primero con respecto a x}$$
- Si queremos integrar con respecto a $y$ primero y luego integrar con respecto a $x$, vemos que podemos usar la sustitución $u = xy$, que da $du = x dy$. Por lo tanto, la integral interna es simplemente $\int sen u du$ y podemos cambiar los límites para que sean funciones de $x$,
$$\iint_R xsen(xy)dA = \int_{x=0}^{x=\pi}\int_{y=1}^{y=2}xsen(xy)dydx = \int_{x=0}^{x=\pi}\bigg[\int_{u=x}^{u=2x} sen(u)du\bigg]dx$$
Sin embargo, la integración con respecto a $x$ primero y luego la integración con respecto a $y$ requiere integración por partes para la integral interna, con $u = x$ y $dv = sen (xy) dx$.
Luego $du = dx$ y $v = -\frac{cos(xy)}{y}$, entonces
$$iint_R xsen(xy)dA = \int_{y=1}^{y=2}\int_{x=0}^{x=\pi}xsen(xy)dxdy = \int_{y=1}^{y=2}\bigg[-\frac{xcos(xy)}{y}\bigg|_{x=0}^{x=\pi} + \frac1y \int_{x=0}^{x=\pi} cos(xy)dx\bigg]dy$$
Dado que la evaluación se está complicando, solo haremos el cálculo que sea más fácil de hacer, que es claramente el primer método.
- Evalúa la integral doble usando la forma más fácil.
$$\begin{aligned}
\iint_R xsen(xy)dA &= \int_{x=0}^{x=\pi}\int_{y=1}^{y=2}xsen(xy)dydx\\
&= \int_{x=0}^{x=\pi}\bigg[\int_{u=x}^{u=2x} sen(u)du\bigg]dx = \int_{x=0}^{x=\pi}\bigg[-cosu\bigg|_{u=x}^{u=2x}\bigg]dx\\
&= \int_{x=0}^{x=\pi}(−cos 2x + cos x)dx\\
&= -\frac12 sen2x + sen x\bigg|_{x=0}^{x=\pi} = 0
\end{aligned}$$